Biotechnologische Innovation beim Recycling von Carbonfasern
Versuche an den Hohenstein Instituten zeigen, dass mit Hilfe der Biotechnologie ganz neue Möglichkeiten zur Wiederverwertung der wertvollen Carbonfasern entstehen können. Dazu setzen die Wissenschaftler im Team von Christin Glöckner mikrobiologische Systeme zum kontrollierten Abbau der Kunststoff-Matrix ein.
CFK in Epoxidmatrix nach einer Behandlung mit einem Mix von Mikroorganismen. Ein deutlicher Abbau der Matrix ist sichtbar.
©Hohenstein Institute
Kaum eine andere Technologie bietet branchenübergreifend eine so rasante Entwicklung und enormes Potenzial wie die Ultraleicht-Technologie: Immer häufiger kommen dabei carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) als Material für die Produktion von Flugzeugen, Autos und Sportgeräten zum Einsatz. Bis zum Jahre 2020 wird laut Studie des Carbon Composites e.V. ein jährliches Wachstum von 17 % im Bereich der Verbundwerkstoffe erwartet.
Ein CFK besteht aus Carbonfasern, die in eine Matrix aus Kunststoff eingebettet sind und gehört zur Klasse der Verbundwerkstoffe. Die hohe Widerstandsfähigkeit sowie das geringe Gewicht sind die großen Vorteile von CFK, dem so genannten „schwarzen Gold“. Obwohl CFK mit Kilopreisen zwischen 25 – 30 € sehr teuer sind, fallen jährlich allein in Europa rund 3000 Tonnen CFK-Abfall an - ein enormer Verlust des wertvollen Rohstoffs Carbonfaser. Bislang ist die Rückgewinnung der Carbonfasern problematisch. Das derzeit vorherrschende Recycling-Verfahren - ein mehrstufiges Pyrolyseverfahren - ist sehr energieintensiv und es lassen sich lediglich Carbon-Kurzfaserstapel zurückgewinnen. Zudem sind die bisher bekannten chemischen und mechanischen Recycling-Methoden sehr aufwändig.
Mit einem biotechnologischen Recycling möchten die Forscher der Hohenstein Institute einen vielversprechenden, alternativen Lösungsweg erarbeiten. Sie nutzen die Tatsache, dass bestimmte Mikroorganismen in der Lage sind chemische Stoffe, wie zum Beispiel Polyetherharze, durch biochemische Prozesse zu verstoffwechseln. Nun konnten die Wissenschaftler einen ersten Erfolg verbuchen: Durch die geschickte Auswahl geeigneter Mikroorganismen erreichten sie erstmals einen Abbau der Kunststoffmatrix von CFK, die meistens aus Epoxidharz besteht. Die Kunststoffmatrix kann somit mikrobiologisch abgebaut werden und als Stoffwechselprodukt in den Stoffkreislauf übergehen. Dabei könnten die Carbonfasern zugleich schonend freigelegt und für die Wiederverarbeitung in neuen Produkten zurückgewonnen werden.
Es zeichnet sich ab, dass künftig auch Qualitätsanforderungen an Recyclingfasern definiert werden müssen, damit Unternehmen, die CFK-Materialien wertbeständig recyceln und gezielter auf die Anforderungen der weiterverarbeitenden Industrie reagieren. Eine nachhaltige Lösung zum optimalen Recycling von Carbonfasern könnte die vorgestellte Recycling-Methode der Hohenstein Forscher mit Hilfe der Biotechnologie sein.
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Meistgelesene News
Weitere News von unseren anderen Portalen
Zuletzt betrachtete Inhalte
Forschungsteam entwickelt neues Verfahren für Röntgenfarbaufnahmen - Farbbilder aus dem Schattenwurf
Kristallographie für unförmige Kristalle - Fortschrittliche Algorithmen und ein außergewöhnlicher Röntgenlaser können die Strukturen von nicht ganz so perfekten Materialien aufgedecken
Genetische Stabilität: Zweischneidiges Schwert für Haie - Haien wird schon lange eine außergewöhnliche niedrige Krebsrate nachgesagt
5 Mio. Euro für Münchner Proteinanalytik-Spezialisten - Start-up Dynamic Biosensors gewinnt BayBG als Neu-Investor
KI in der Medizin: Neuer Ansatz für effizientere Diagnostik - Neues KI-Tool kann anhand von Bildgebungsdaten auch wenig häufige Krankheiten im Magen-Darm-Trakt erkennen
Sartorius schließt Übernahme der Chromatographie-Sparte von Novasep ab - Umsatzprognose für 2022 aufgrund der Akquisition aktualisiert
Gründe der Rauheit - Ursprünge der Beschaffenheit von Oberflächen untersucht
SpinDiag erhält 1,6 Mio. EUR Seedfinanzierung - Point-of-care Screening-System für Antibiotika-Resistenzen soll klinisch getestet werden
BASF erforscht im Auftrag der Europäischen Chemikalienagentur Alternativmethoden für Tierversuche - Anzahl der Tierversuche für Sicherheitsbewertungen chemischer Stoffe soll weiter reduziert werden
